Mikroskopijne roboty wprawiane w ruch laserem

Mikroskopijne roboty wprawiane w ruch laserem

29 września 2020 0 przez Maciej Lewczuk

Inżynierowie z Cornell University zbudowali mikroskopijne roboty, chodzące na czterech „nogach”. Pobudzane są do działania za pomocą laserów.

Roboty zawierają elementy półprzewodnikowe, które pozwalają nie tylko na pobudzenie robota do ruchu, ale także na sterowanie kierunkiem jego poruszania się.

Mikroskopijne roboty

Pracami kierują Itai Cohen, profesor fizyki, Paul McEuen i Johna A. Newman, profesorowie nauk fizycznych z College of Arts and Sciences, a także Marc Miskin, który jest obecnie adiunktem na Uniwersytecie Pensylwanii.

Mikroskopijne roboty mają około 5 mikronów grubości, 40 mikronów szerokości i od 40 do 70 mikronów długości. Podobne wymiary ma choćby taki mikroorganizm jak choćby pantofelek.

Mikroskopijne roboty pantofelek

Każdy robot składa się z prostego obwodu wykonanego z krzemowych elementów fotowoltaicznych i czterech elektrochemicznych siłowników będących nogami. Wykonywanie obwodów tej wielkości nie nastręczało problemów, ale nie było wcześniej elementów mogących się poruszać i zbudowanych w takiej skali.

Naukowcy skupili się właśnie na tym aspekcie. W końcu udało się połączyć paski platyny o grubości kilku atomów, które pokryto z jednej strony warstwą tytanu. Dodatni ładunek przyłożony do platyny powoduje reakcję elektrochemiczną i rozszerzanie się tytanu. Pasek wygina się i… robot może się poruszać.

Dodatkowa warstwa polimerowych paneli pozwala na lepsze wykorzystanie zginających się pasków i sprawniejsze poruszanie się robota. Przestrzenie między panelami działają jak swego rodzaju zawiasy i pozwalają paskom zginać się w kontrolowany sposób.

Aby zmusić robota do poruszania się, wystarczy oświetlić wspomniane elementy fotowoltaiczne precyzyjnym światłem laserowym. Każdy panel odpowiada za zasilanie jednej z czterech nóg robota. Wykorzystując te panele, można sprawić, by robot poruszał się w wybranym przez operatora kierunku.

Mikroskopijne roboty obraz z mikroskopu

Napięcie, które potrzebne jest do poruszania się nóg robota, wynosi maksymalnie 200 miliwoltów, a moc to zaledwie 10 nanowatów.

Obecnie opracowana technologia pozwala na szybkie wytwarzania dużej ilości robotów. Zbudowanie miliona sztuk zajmuje niespełna tydzień. Na jednej płytce o średnicy 4 cali mieści się około miliona robotów.

Zastosowanie mikro-robotów

Naukowcy marzą o tym, aby udoskonalone wersje ich dzieła wkrótce zaczęły pracę jako elementy leczenia pacjentów. Mogą zszywać najdrobniejsze naczynia krwionośne, nerwy i inne tkanki. Mogą badać różne obszary ciała człowieka lub obwodów elektrycznych, a także je naprawiać.

Wyposażone w dodatkowe elementy mogą przykładowo znaleźć zmiany nowotworowe w miejscach, gdzie normalna operacja nie może być przeprowadzona. Po namierzeniu guza otoczyć go specjalną siatką i ograniczyć jego wzrost lub wręcz odseparować go od innych tkanek.

Wizje snute w książkach i filmach SF są już bliskie realizacji.

Źródło: Cornell University